КОМПОЗИТНИЙ МАТЕРІАЛ ПОРОШОК ЗАЛІЗА–ПАРАФІН ДЛЯ 3D ДРУКУ МЕТОДОМ ПОШАРОВОГО НАПЛАВЛЕННЯ

Анотація

Системи на основі порошку заліза і парафіну та їм подібні широко використовуються для низькотемпературного інжекційного лиття. Основна увага дослідників таких композицій зосереджена на вивченні їх реології. Водночас такі матеріали можуть бути пристосовані для 3D друку способом пошарового наплавлення, необхідно лише виготовити з них стержні або філаменти, які мають достатній рівень механічних властивостей, щоб не руйнуватися в процесі друку. Тому у роботі досліджено вплив вмісту парафіну на міцність при стисканні зразків, виготовлених з порошку карбонільного заліза та парафіну у співвідношенні: 50/50, 60/40, 70/30, 80/20% (об.). Проведено комп'ютерні розрахунки критичної деформації, модуля пружності та міцності при стисканні таких композитів. За результатами розрахунків, модуль пружності змінюється від 1358 до 113 МПа зі збільшенням вмісту парафіну, при цьому критична деформація змінюється від 0,257 до 3,310%, а міцність при стисканні — від 0,339 до 0,761 МПа. Змішування порошку заліза з парафіном проводили в планетарному млині протягом 3 хв з наступним протиранням суміші через сито, після чого пресували цилін­дричні зразки об'ємом ~1 см³ і висотою ~10 мм, на яких визначали густину та міцність при стисканні. Встановлено, що густина зразків після пресування менше розрахованої за формулою адитивності в 1,3 рази при вмісті зв'язуючого 20% (об.) і тільки при збільшенні вмісту парафіну до 50% (об.) фактична густина наближається до розрахованої адитивної, тобто відносна пористість змінюється від 0,212 до 0. Зі збільшенням вмісту парафіну від 20 до 50% (об.) міцність зразків зростає по вгнутій кривій від 3 до 11 МПа. Залежності розрахованої та отриманої експериментально міц­ності при стисканні мають подібний характер, що свідчить про адекватність створених моделей, але суттєва різниця в значеннях пов'язана з відмінністю властивостей парафіну, прийнятих до розрахунку, та властивостей парафіну, використаного для випробовувань. Було екструдовано та випробувано 3D друком зразки стержнів з 40 та 60% (об.) Fe. Отримані експериментальні дані можуть бути використані при створенні інших подібних робочих матеріалів для ЗD друку способом пошарового наплавлення.